Nachgefragt...

Die Effizienz von Batteriespeichersystemen zu verbessern und gleichzeitig die Umweltbelastung zu minimieren – das war das Ziel des Verbundprojekts »COOLBat«, an dem insgesamt 15 Forschungseinrichtungen und Industriepartner gemeinsam arbeiteten. Durch neuartige Materialien und Verfahren sollten die Lebensdauer und Leistung von Batterien verbessert werden. Wir sprechen heute mit Hannes Lefherz, Mitarbeiter am Fraunhofer IST, über das Vorhaben und die Rolle das Fraunhofer IST im Konsortium.

Wie kann man die Materialeigenschaften von Papier optimieren? Was muss getan werden, um neue Einsatzmöglichkeiten für den Werkstoff Papier zu erschließen? Welche Rolle spielen dabei das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST aus Braunschweig, das Thünen-Institut für Holzforschung in Hamburg und die TU Darmstadt? Wir haben nachgefragt, wer und was hinter dem Projekt »Biomimetische Plasmapolymere zur Funktionalisierung von Papier«, kurz »BioPlas4Paper« steckt.

Die Sunrise III-Mission ist ein internationales Forschungsprojekt mit dem Ziel, die physikalischen Prozesse in der Sonnenatmosphäre zu untersuchen. Am Fraunhofer IST wurden spezielle Filter beschichtet, die wesentliche Komponenten der wissenschaftlichen Instrumente an Bord des ballongetragenen Observatoriums sind. Diese hochpräzisen Filter ermöglichen es, Sonnenbeobachtungen mit bisher unerreichter Genauigkeit durchzuführen und tragen somit zur Erforschung der Sonnenaktivität und deren Einfluss auf das Weltraumwetter bei. Wir sprechen mit unserem Kollegen Stefan Bruns, der an den Arbeiten am Fraunhofer IST beteiligt war.

In der Arzneimittelproduktion spielt die Interaktion von Partikeln mit Oberflächen eine entscheidende Rolle. Ob diese Partikel – sei es in Form von Wirkstoffen oder Granulaten – anhaften oder sich leicht ablösen, hängt von den Eigenschaften der beteiligten Oberflächen ab. In Abhängigkeit vom Produkt und Prozess können die konkreten Anforderungen bei der Herstellung und späteren Anwendung verschiedener Arzneimittel variieren: Eine starke Adhäsion kann beispielsweise bei der Formulierung stabiler Arzneiformen wichtig sein, während in anderen Fällen die Verhinderung von Anlagerungen entscheidend ist, um teure Reinigungsschritte zu vermeiden.

Das Spin-off Integrative Nanotech mit Sitz in Kanada und dessen Mutterinstitut, das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST aus Braunschweig, bündeln ihre Kompetenzen, um die Detektion von Wasserstofflecks voranzutreiben. Das langfristige Ziel ist es, den wasserstoffbetriebenen Transport­sektor gemeinsam in eine sicherere und effizientere Zukunft zu führen. Dr. Hunter King erzählt im Interview über den Weg zur Ausgründung, die Alleinstellungsmerkmale von Integrative Nanotech und die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IST.

Eine effiziente Aufbereitung von Kläranlagenablauf zur Wiederverwendung für die Bewässerung von Nutzpflanzen – Das ist das Ziel des europäischen Forschungsprojekts »Sustainable Electrochemical Reduction of contaminants of emerging concern and Pathogens in WWTP effluent for Irrigation of Crops – SERPIC«. Worum es dabei genau geht und was die Arbeit so spannend macht, verrät uns Diplomingenieur Dr.-Ing. Jan Gäbler vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST.

Auf dem Weg zur Klimaneutralität gewinnen Nachhaltigkeitsmanagement und Ökobilanzen zunehmend an Bedeutung. Um Mitarbeitende aus verschiedensten Bereichen wie Einkauf und Vertrieb oder auch (angehende) Nachhaltigkeitsbeauftragte entsprechend zu sensibilisieren und zu qualifizieren, steigt der Bedarf an geeigneten Weiterbildungsformaten. Wir sprechen mit der Bildungsmanagerin Doris Jandel über den neuen Zertifikatskurs des Fraunhofer IST zum Thema Nachhaltigkeit in Unternehmen, der am 9. April 2024 startet.

Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft, Energie- und Ressourceneffizienz – Schlagworte, die derzeit in aller Munde sind. Unternehmen stehen vor der großen Herausforderung, den wachsenden Anforderungen an eine Nachhaltigkeitsstrategie gerecht zu werden und damit einen Beitrag für eine klimafreundliche und ressourcenschonende Zukunft zu leisten. Auch am Fraunhofer IST spielt das Thema Nachhaltigkeit eine bedeutende Rolle, die Umsetzung der UN-Nachhaltigkeitsziele ist Teil vieler Projekte am Institut. Vor diesem Hintergrund baut das Fraunhofer IST den neuen Bereich »Nachhaltigkeitsmanagement und Life Cycle Engineering« auf. Abteilungsleiter Prof. Dr. Stephan Krinke stellt im Interview die Ziele, Aufgaben und Anforderungen vor.

Gemeinsam mit der Wirtschaftsregion Helmstedt GmbH sowie dem Fraunhofer IKTS arbeitet das Fraunhofer IST seit dem 1. November 2023 an dem Aufbau eines Innovationszentrums für Wissens- und Technologietransfer im Helmstedter Revier. Ziel ist es, Projekte mit unternehmensnaher Forschung- und Entwicklungsperspektive anzustoßen und mit regionalen Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik in Zusammenarbeit mit weiteren Fraunhofer Instituten erfolgreich umzusetzen. Dr. Guido Hora, Business Development Manager am Fraunhofer IST, wird die Fraunhofer-interne Koordination übernehmen und den Aufbau eines Kontaktbüros anbahnen. Im Interview stellt er die Ziele, Aufgaben und Anforderungen des Vorhabens vor.

In der heutigen digitalisierten Welt sind Unternehmen zunehmend von Informations- und Kommunikationstechnologien abhängig und dabei sowohl internen als auch externen Bedrohungen durch Hackerangriffe ausgesetzt. Eine funktionierende IT-Infrastruktur und leistungsstarke IT-Sicherheitsmaßnahmen sind daher ein wesentlicher Faktor für den Unternehmenserfolg. Am Fraunhofer-Campus in Braunschweig engagiert sich in diesem Bereich ein 9-köpfiges Team, das neben dem betrieblichen Kontinuitätsmanagement weitere zentrale Aufgaben übernimmt wie z.B. die Entwicklung und Umsetzung von Sicherheitskonzepten für neue Institutsstandorte. In dem folgenden Interview verrät uns der Abteilungsleiter der IT, Andreas Schlechtweg, welche besonderen Herausforderungen es bei der Arbeit in einer Forschungseinrichtung gibt und was ihn daran fasziniert.

Leben auf dem Mond? Das klingt heute vielleicht noch etwas unrealistisch, die Urbanisierung des Mondes ist aber eines der Zukunftsthemen in der Raumfahrt. Begrenzte Ressourcen auf dem Mond, das Fehlen fossiler Energieträger sowie extreme Bedingungen wie sehr hohe bzw. niedrige Temperaturen oder ein veränderter Tag-/ Nachtrhythmus erfordern neue Ideen zur Energieversorgung sowie zur Produktion dazu notwendiger Komponenten und Bauteile.

Um die Antwort gleich vorwegzunehmen: Nein, falls es nicht beschichtet ist. Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts (-273,15°C) emittiert elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge λ mit seiner absoluten Temperatur T in Kelvin (K) durch das Wiensche Verschiebungsgesetz (nach seinem Entdecker Wilhelm Wien (1864 – 1928)) verknüpft ist. Die Evolution schenkte uns Augen, mit deren Hilfe wir einen winzigen Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum, nämlich Wellenlängen zwischen etwa 400 nm und 750 nm, sehen können. Langwelligere Strahlung empfinden wir als Wärme, kurzwelligere Strahlung bräunt unsere Haut und schädigt sie, wenn solche Strahlung im Übermaß genossen wird. Bei der Wärmestrahlung haben wir zwischen dem Nahen (NIR, λ = 780 … 3.000 nm), dem Mittleren (MIR, λ = 3.000 … 50.000 nm) und dem Fernen (FIR, λ = 50.000 … 1.000.000 nm) Infrarot zu unterscheiden.

Der Werkstoff Glas fasziniert durch eine Reihe von herausragenden Eigenschaften. Die wichtigste ist seine hohe Transparenz im gesamten sichtbaren Spektrum, sie ermöglicht einen farbneutralen Blick in die Außenwelt. Lassen Sie uns aber auch einen Blick auf die weniger angenehmen Eigenschaften des Glases werfen. Eine Glasscheibe reflektiert etwa 8,3 Prozent des einfallenden Lichts und wirkt somit (vor allem vor dunklem Hintergrund) wie ein schwacher Spiegel. Im täglichen Leben mögen diese Reflexe kaum stören, bei hochwertigen optischen Komponenten sind sie allerdings nicht tolerierbar.

Den siebzigsten Geburtstag der Fraunhofer-Gesellschaft in diesem Jahr nahm ich zum Anlass, mich etwas näher mit dem Quantensprung zu beschäftigen. Schließlich sind die berühmten Fraunhofer-Linien direkte Folgen von Quantensprüngen. Unser Namenspatron Joseph von Fraunhofer entdeckte um 1814 etwa 570 zu dieser Zeit geheimnisvolle schwarze Linien im Emissionsspektrum der Sonne, die er akribisch katalogisierte, deren Zustandekommen er allerdings nicht erklären konnte, was ohne die moderne Physik des 20. Jahrhunderts auch nicht möglich war. Zerlegt man das Sonnenlicht beispielsweise durch ein hochauflösendes optisches Gitter in seine Spektralfarben, so »fehlen an den Positionen der Fraunhofer-Linien die entsprechenden Farben«.

Mit Teil 3 der Nachgefragt-Serie »Wie entsteht Vakuum« endet der Ausflug in die Grundlagen der Vakuumtechnik mit Herrn Professor Bräuer und fasst u. a. noch einmal die wichtigsten Pumpentypen mit ihrem Einsatzbereich zusammen.

»Wind ist Luft, die es eilig hat.« In der Erdatmosphäre fließen Luftströme von Hochdruckgebieten zu Niederdruckgebieten, wir erleben sie als Winde, Stürme oder Orkane. Die Corioliskraft formt sie zu Wirbeln.

Eigentlich ist es trivial: Um Gase aus einem Behälter, also aus einem vorgegebenen Volumen zu entfernen, müssen wir pumpen, wie wir das auch von Flüssigkeiten her kennen. Allerdings gibt es wesentliche Unterschiede zwischen dem Pumpen von Flüssigkeiten und dem Pumpen von Gasen. Flüssigkeiten sind inkompressibel, d.h. ändern ihr Volumen bei konstanter Temperatur auch dann nicht, wenn höchste Drücke angewendet werden. Bekannterweise beruht die hydraulische Kraftübertragung auf dieser Inkompressibiliät.

Bei Leybold-Heraeus, seinerzeit einer der Marktführer im Vakuumanlagenbau, lernte ich den doppeldeutigen Spruch: »Wir haben das Vakuum im Kopf!« Mit dem Vakuum haben sich bereits die Griechen um 500 v. Chr. beschäftigt. Der Physiker definiert heute das Vakuum im strengen Sinne als einen Raum, der weder Materie noch Strahlung oder Kraftfelder enthält. Um das Vakuum technisch nutzbar zu machen, z. B. für die Deposition hochwertiger Dünnschichten, benötigen wir auf jeden Fall Materie sowie elektrische und magnetische Felder, unter Umständen auch Strahlung. Wir nutzen stark verdünnte Gase, um Niederdruckplasmen zu betreiben, die wiederum als Energielieferant für die Schichtabscheidung dienen.